一種電流互感器二次回路多點接地在線監測裝置及其監測方法的研究

張瑞明

（浙江浙能嘉華發電有限公司，浙江 嘉興314201）

0 引言

根據《繼電保護和電網安全自動裝置檢驗規程》以及《防止電力生產事故的二十五項重點要求及編制釋意》規定：電流互感器的二次回路必須有且只能有一點接地，一般在端子箱經端子排接地。但對于有幾組電流互感器連接在一起的保護裝置，則應在保護屏上經端子排接地[1-2]。

電流互感器二次側必須有且只能有一個接地點，如果電流互感器二次回路沒有接地點，則將使得電流互感器一次側的高電壓通過電流互感器一、二次線圈間對地分布電容傳遞到二次側，給人身及設備造成危險，一旦二次回路接地，則相當于將二次側對地電容“固定”為零電位。如果二次回路存在多點接地，一方面會因火電廠接地網并非理想的等電位，將會在多點之間存在電位差，造成保護裝置或儀表采樣不精確；另一方面，一旦發生接地故障，接地電流還會在多點之間形成分流，使保護裝置采樣波形畸變和采樣值偏移，造成保護裝置的不正確動作。這樣一來，就會引起電力生產事故。

實際運行中，繼電保護運行維護人員多數情況下都是在保護發生誤動作后或者出現電流互感器CT（current transformer）斷線等嚴重情況時，才能通過分析判斷得出是CT二次回路發生多點接地，并沒有相關實時監測二次回路接地情況的方式方法，不能及時發現事故隱患。同時，繼電保護運行維護人員還需花費大量時間去逐個排查端子，不僅工作量極大，巡檢效率低下，而且檢查時若未發現多點接地缺陷，在雷雨期間或雷電流影響下就會形成多點接地，將極大地延誤處理缺陷的時機[3-12]。針對此情況，我們研制了CT二次回路多點接地在線監測報警裝置，此裝置能及時監測、報警，隨時發現電流互感器二次回路發生兩點或多點接地，造成差動保護的誤動或拒動的現象，很好地解決了火力發電廠因繼電保護和安全自動裝置誤動或拒動造成的電力生產事故。

1 CT二次回路多點接地報警裝置設計

利用高精度鉗形電流互感器采集中性點N接地線電流，輸入高精度交流變送器進行模擬量轉換（轉換過程如圖1所示），再將高精度交流變送器4～20 mA輸出量輸入可編程邏輯控制器PLC（programmable logic controller）采集模塊，與PLC設定定值（50 mA）進行相與，由于CT二次回路發生多點接地導致交流變送器輸出量大于定值則觸發啟動繼電器K0，繼電器K0動作，繼電器K0常開接點K0-1閉合，觸發延時時間繼電器KT1、KT2，一旦KT1或KT2任意一個繼電器動作，則KT1或KT2常開接點閉合觸發繼電器K2，同時繼電器K2的常開接點K2-1串聯構成自保持回路并且與復歸繼電器K3的常閉接點K3-1串聯構成回路（如圖2所示）。

圖1 電流采集示意圖

圖2 CT二次回路多點接地報警裝置PLC程序控制示意圖

繼電器K2動作后，PLC輸出接點D0.1閉合去啟動就地閃光報警繼電器K4，繼電器K4動作，繼電器K4常開接點閉合去觸發就地閃光燈；繼電器K2動作，PLC輸出接點D0.2閉合去觸發報警繼電器K5，繼電器K5動作，繼電器K5常開接點K5-1閉合去啟動NCS大屏CT二次回路多點接地報警；運行維護人員發現報警信號后，可以復歸報警信號，按下復歸按鈕后，復歸繼電器K3常閉接點打開，斷開繼電器K2，報警返回；同時設置有直流電源監視回路，直流電源消失時，繼電器Z1失電，繼電器Z1常閉接點閉合，發出NCS大屏直流電源消失告警信號（如圖3所示）。

圖3 CT二次回路多點接地裝置告警控制回路示意圖

2 CT二次回路多點接地報警裝置的設計思路

圖1 中，1為一點接地連接線接在CT二次回路接地點N與二次等電位地網M之間。滿足《繼電保護和電網安全自動裝置檢驗規程》中要求的電流互感器的二次回路必須有且只能有一點接地的要求。2為高精度鉗形電流互感器。采用開口CT鉗，采集電流互感器二次回路中性點N與接地網M之間接地線的電流，不會影響、改變原有CT二次回路接地線狀況，實時采集流過此接地線的電流，并將高精度鉗形電流互感器輸出電流數據輸入高精度交流變送器。3為高精度交流變送器，將交流電流轉換成按線性比例輸出的DC4～20 mA直流電流（通過250 Ω電阻轉換成DC1～5 V直流電壓供PLC使用），精度高，性價比高，穩定性高，體積小，功耗小，抗干擾，防感應雷電能力強，具有雷擊波飽和功能。

圖2 中，4為中間繼電器K0，用于連接PLC與門輸出接點，當采集到接地線電流大于設定電流定值時，與門輸出值為1，觸發繼電器K0，繼電器K0動作，常開接點K0-1閉合。5為延時時間繼電器KT1。繼電器K0動作后，經過設定延時，躲過擾動后，常開接點KT1-1、KT1-2閉合，觸發出口繼電器K2。6為延時時間繼電器KT2。設置2個時間繼電器，用于防止環境因素造成的不穩定因素干擾，只有2個時間繼電器同時動作才能觸發出口繼電器K2。同時，延時時間繼電器常開接點KT1-1、KT1-2先并聯再與延時時間繼電器常開接點KT2-1、KT2-2并聯之后進行串聯，再與出口繼電器K2、復歸繼電器K3常閉接點K3-1串聯。利用兩副常開接點先并聯再串聯，可有效避免誤動或拒動的可能性。7為出口繼電器K2。出口繼電器動作之后，為了防止接地線電流返回導致信號消失，設置有K2繼電器常開接點K2-1進行串聯，構成自保持回路，以便提醒運行維護人員曾發生過多點接地，只不過由于負荷電流變動等原因導致信號返回。8、9、10共同構成復位模塊，其中10為復歸按鈕。運行檢修人員確認信號后，按下復位鍵，復位相關回路的告警信號、聲光信號，所述復位回路閉合后，復歸繼電器K3動作，其常閉接點K3-1打開以斷開繼電器K2回路，告警信號消失。

圖3 中，11為聲光報警繼電器K4，安裝于就地，接收到PLC的開出接點后，K4繼電器線圈得電，K4繼電器常開接點閉合去觸發聲光報警裝置。12為聲光報警裝置。當K4繼電器常開接點閉合觸發聲光報警裝置時，聲光報警裝置同時發出聲音和光進行報警。13為電阻元件。電阻器是一個限流元件，它可限制通過它所連支路的電流大小。14為NCS告警信號繼電器K5。安裝于就地，接收到PLC的開出接點后，K5繼電器線圈得電，K5繼電器常開接點閉合去觸發NCS多點接地報警，NCS大屏彈出“**CT二次回路多點接地”告警信息。15為中間監視繼電器Z1。16為多點接地和直流失點報警信號裝置。中間監視繼電器Z1用于監視直流110 V電源，當直流電源消失時，繼電器Z1失電，繼電器Z1常閉接點閉合去觸發CT二次回路多點接地告警裝置直流電源消失報警，NCS大屏彈出“CT二次回路多點接地告警裝置直流電源消失”告警信息。

3 CT二次回路多點接地報警裝置的邏輯功能

CT二次回路多點接地在線監測裝置，通過高精度鉗形電流互感器、高精度變送器、PLC邏輯模塊、出口繼電器、監視繼電器的合理配合，實現了對火力發電廠繼電保護CT接地線電流的實時在線監測功能。PLC模塊具有邏輯判斷功能，將CT二次接地線電流進行比較分析，并對超過整定限值動作電流50 mA的經過邏輯判斷發出告警信息，顯示CT二次回路發生多點接地。通過告警回路及時通知運維人員處理，消除安全隱患，降低區外故障保護誤動或區內故障保護拒動的可能，提高運行效率。

CT二次回路多點接地在線監測裝置體積小，功能擴展性強，可以同時實現對繼電保護室多組CT二次回路的監視功能，并且安裝方便，不影響繼電保護裝置的安全穩定運行。

4 結束語

本文研發設計的CT二次回路多點接地實時在線監測報警裝置，能夠實時監測火電廠電流互感器二次接地點的接地狀況。電流互感器二次回路一旦發生多點接地，能及時觸發相關報警，發現安全隱患，避免區外故障保護誤動或區內故障保護拒動，保障機組的安全穩定運行。